KONTROL

Þ    Kontrol : penjagaan kondisi proses yang sedang berlangsung agar keadaan tetap sesuai dengan kondisi operasi yang dikehendaki.

Þ    Tujuan pengendalian proses:

• o Keamanan
• o Proteksi lingkungan
• o Proteksi peralatan
• o Kelancaran operasi
• o Memperoleh kualitas produk yang sangat baik
• o Untuk memperoleh keuntungan
• o Untuk pemantauan dan diagnosa

Þ    Tujuan instrumentasi kontrol:

• o Mengatasi keterbatasan manusia terhadap kondisi proses yang dikontrol.
• o Menjaga kualitas proses untuk waktu yang lama (relatif).
• o Memudahkan pengoperasian proses.
• o Menekan biaya produksi

Þ    Variabel-variabel proses

1. variabel Input

Menunjukkan efek lingkungan pada proses kimia yang dituju.

• o manipulated variabel

Jika harga variabel tersebut dapat diatur dengan bebas oleh operator atau oleh mekanisme pengendalian.

• o Disturbance

   Jika tidak dapat diatur oleh operator atau pengendali

1. Variabel output

Menunjukkan efek proses kimia terhadap lingkungan

• o measured output variabel

Jika variabel dapat diketahui dengan pengukuran langsung

• o unmeasured output variabel

Jika tidak dapat diukur secara langsung.

Þ    Tiga tipe konfigurasi pengendalian

1. Feedback Controller Configuration

• o Mengukur secara langsung variabel yang dikendalikan untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi.
• o Tujuan pengendalian ini adalah untuk mempertahankan variabel yang akan dikendalikan pada tingkat yang diinginkan (set point).

• o Umpan balik berasal dari output dan merupakan nilai variabel yang dikendalikan.
• o Set point adalah nilai yang diinginkan
• o Galat atau error adalah selisih antara set point dan umpan balik. Galat inilah yang menyebabkan alat pengendali bekerja. Galat bisa timbul karena adanya perubahan pada set point atau adanya perubahan pada variabel proses (misalnya karen ada gangguan dari luar terhadap proses) yang dikendalikan.

1. Inferentual Control Configuration

menggunakan secondary measurement untuk mengatur harga variabel yang dimanipulasi, karena variabel yang dikendalikan tidak dapat diukur secara langsung.

1. Feedforward control Configuration

mengukur secara langsung gangguan-gangguan (disturbance) yang digunakan untuk mengatur variabel yang dimanipulasi sehingga variabel output dapat  terjaga pada level yang diinginkan.

Þ    Modus pengendalian :

1. Modus dua tahap

• o Alat pengendali sesungguhnya berupa saklar yang diaktifkan oleh sinyal galat dan hanya memasok output dalam bentuk on atau off saja.
• o Cenderung digunakan untuk perubahan yang terjadi dengan sangat lamban, yaitu terhadap proses yang mempunyai kapasitansi yang besar.

1. Modus proporsional (P)

• o Menghasilkan aksi pengendalian yang sebanding dengan sinyal galat
• o Sinyal pembetul (output) akan memebesar jika galatnya besar dan sebaliknya.

1. Modus Derivatif (D)

• o Menghasilkan aksi pengendalian yang sebanding dengan laju perubahan galat.
• o Jika terjadi perubahan mendadak pada sinyal galat , alat pengendali akan memeberikan sinyal pembetul yang besar dan ketika hanya ada perubahan yang kecil pada sinyal galat alat pengendali akan menghasilkan sinyal pembetul yang kecil juga.
• o Pengendali jenis D ini merupakan pengendali yang bersifat mengantisipasi peristiwa yang akan terjadi kemudian, yaitu dengan mengukur laju perubahan sinyal galat.
• o Galat besar yang akan muncul diantisipasi dan diperbaiki sebelum galat ini muncul.

1. Modus Integral (I)

• o Menghasilkan aksi pengendalian yang sebanding dengan integral galat dengan waktu. Oleh karena itu sinyal galat yang konstan akan menghasilkan sinyal pembetul yang besar.
• o Pengendali integral dapat dikatakan sebagai “melihat kembali yang telah terjadi”, menjumlahkan semua galat dan kemudian merespon perubahan yang telah terjadi.

1. Kombinasi modus-modus diatas yaitu PD (Proporsional Derivatif), PI (Proporsional Integral), PID (Proporsional Integral Derivatif).

Þ    Secara garis besar sistem-sistem pengendali ini dapat dirumuskan dalam persamaan berikut:

C(t) = Kcε(t) +(Kc/τ1)∫ ε(t)dt + (KcτD)+Cs

Dengan :     Kc       = proportional gain

                   ε(t)       = error = ysp - ym

τ1            = integral time constant

τD            =  derivative time constant

1. Modus proporsional (P)

• o pengendalian proporsional terjadi pada saat τ1 tak terhingga dan  τD sama dengan nol.
• o Pada kondisi ini akan terjadi offset antara nilai yang diinginkan dengan hasil pengendalian.
• o Semakin besar harga Kc maka sensitivitas pengendali untuk mengaktualisasi sinyal semakin tinggi atau dengan kata lain semakin kecil nilai offset.

1. Modus Proporsional Integral (PI)

• o Terjadi pada saat harga τD dan τ1 pada rentang 0,1 < τ1 < 50. menit.
• o τ1 atau reset time merupakan parameter waktu yang dubutuhkan untuk mengulang respon perubahan awal pada output tindakan pengendali proporsaional, yang dapat diukur harganya.
• o Pengendalian integral meungkinkan pencapaian harha yang diinginka, karena fungsi akan membawa ke kondisi set point dengan jalan meniadakan error. 

1. Modus Proporsional Integral Derivatif (PID).

• o Untuk mempercepat pencapaian harga set point yang ditetapkan
• o Pengendalian yang dikenal dengan plus reset plus rate akan meredam osilasi dari harga pengendalian integral dengan adanya τD atau derivative time constant.

Þ    Jenis controller yang digunakan dalam pengukuran beberapa jenis variabel menurut Wallas (1988) terlihat pada tabel berikut;

Variabel

Controller

Flow dan Tekanan cairan

PI

Tekanan gas

PI

Level cairan

P atau PI

Temperatur

PID

Komposisi

P, PI, PID

Þ    Jenis pengontrol yang digunakan dalam prarancangan pabrik nitrobenzen :

1. Sistem pneumatik

• o Pneumatic sistem adalah sistem yang menggunakan udara sebagai media bantunya.
• o Sistem dasarnya meliputi penyaring udara yang memerangkap debu sebelum udara memsuki sistem, sebuah kompressor udara sebagai penyedia udara, tangki bertekanan sebagai penampung udara dari kompressor, pengatur tekanan yang mengatur tekanan udara, dan tabung pneumatik yang menghasilkan gerakkan mekanik.
• o Controller pneumatic adalah instrumentasi kontrol yang menggunakan udara sebagai fluida bantunya. Udara digunakan sebagai sumber tenaganya untuk mengerakan peralatan pneumatik + mekanik yang membentuk fungsi kontrol dan udara juga digunakan sebagai media untuk mentransmisikan sinyalnya.
• o Algoritma kontrolnya adalah : P+I+D, ON/OFF.
• o Pada industri proses sistem pneumatik digunakan semua control valve.
• o Keuntungan :

Umur pakainya lama.

Tahan pada ruang yang tidak dikondisikan.

Tahan terhadap gangguan mekanik, induksi elektromagnetik.

Untuk skala kecil biaya investasinya murah.

Ketergantungan pada vendor hampir tidak ada.

• o Kerugian :

Responsnya lambat.

Ketelitiannya buruk

Harganya mahal u/ skala besar.

Memerlukan tempat yang relatif besar.

Algoritma kontrolnya terbatas dan sederhana.

Performancenya dipengaruhi kualitas udara instrumen.

Memerlukan kalibrasi rutin.

Þ    Distributed Control System (DCS).

• o Sistem kontrol yang mempunyai banyak processor, dimana setiap processornya mempunyai fungsi tersendiri dan tidak saling bergantungan tetapi bekerja saling mendukung.
• o Pengembangan dari sistem kontrol tersentralisasi dengan satu komputer besar.
• o Elemen yang menyusun DCS adalah modul-modul : Beberapa Processor, I/O, HMI + peripheral, singnal amplifier, singnal converter (elektr. to optic), dsb.
• o Kemampuan kontrolnya besar dan dapat digunakan untuk advance proses control.
• o Semua jenis sinyal pengukuran pada instrumentasi industrial proses dapat diolahnya --- modul I/O mempunyai banyak macamnya.
• o Dengan pekembangan teknologi informasi saat ini, DCS dikembangkan dengan protokol terbuka, dengan kecepatan komunikasi s.d. 1GB - digunakan untuk MIS.
• o Kemampuan penyimpanan data history nya besar, bergantung pada kapasitas hard disk yang digunakan.
• o Algoritma programnya bermacam-macam, dari indicator, recorder, berbagai macam controller, annuciator, dll. - package dari sistemnya.

Þ    Variabel-variabel yang dikendalikan dalam proses kimia :

1. Temperatur

• o Temperatur dikontrol dengan mengatur aliran dari medium pemanas maupun pendingin.
• o Alat ukur : termokopel

1. Tekanan

• o Tekanan dikontrol dengan mengatur aliran effluent dari vessel.
• o Alat ukur : pressure gauge

1. Level cairan

• o Dapat dikontrol dengan mengatur laju alir effluent
• o Untuk ketinggian cairan yang sering diganggu oleh splashing atau aliran turbulen digunakan sluggish controller.
• o Level kontrol dapat dikontrol dengan tekanan effluent melalui bukaan dari fixed size pada pressure kontrol.
• o Alat ukur : Float level device

1. Laju alir

• o Biasanya dihitung dengan perbedaan tekanan yang melewati alat flow meter.
• o Perhitungan aliran ditransmisikan ke alat kontrol dengan menyesuaikan dari bukaan kontrol valve sehingga kondisi yang diinginkan terjaga/tercapai.
• o Alat ukur : Orificemeter, venturimeter dll

Orifice :

Q      =

Q      = aliran (in3/detik)

C      = koefisien pengeluaran

A      = luas lubang orifice (in2)

ρ       = densitas fluida (lb/in3)

P2-P1 = beda tekanan (Psi)

g       = grafitasi (384 in/s2)

Þ    LC = alat yang berfungsi untuk membuat supaya level suatu sistem tetap pada set pointnya.

Þ    LI   = alat yang menunjukkan besarnya ketinggian suatu sistem dimana LI hanya dapat menunjukkan level pada saat terakhir.

P    = ρ.g.h

Þ    TI   = alat yang menunjukkan suhu terakhir dimana sinyal berasal dari termokopel.